книги / Многоковшовые экскаваторы

то плечо ho окажется малым, а усилие Рц для восприятия момен­ та М = РИ0 потребуется большое. Все элементы цепи при этом будут испытывать высокие нагрузки. При недостаточном перво­ начальном натяжении цепи ковши во время работы будут пово­ рачиваться на очень большой угол. Это приведет к рывкам при выходе ковша из забоя, колебаниям цепи и динамическим на­ грузкам. Поэтому для обеспечения нормального рабочего про­ цесса весьма важно выдерживать оптимальное натяжение цепи.

При свободно провисающей цепи ровная поверхность забоя не выдерживается, но ковши могут более свободно обходить непреодолимые препятствия в грунте. При встрече с камнем, как показано на рис. 3, в, ковш отклоняется и обходит его. Такой процесс повторяется несколько раз, пока камень не оголится и ковш не захватит его.

Учитывая указанные особенности рабочего процесса, цепи с жесткими направляющими применяют на машинах, работаю­ щих в однородных грунтах без каменных включений, в частно­ сти на экскаваторах поперечного копания для разработки глины в карьерах. Свободно провисающие цепи устанавливают на ма­ шинах, работающих в разнообразных грунтовых условиях, включая грунты с каменистыми включениями, в частности на всех траншейных экскаваторах.

Цепи экскаваторов испытывают большие динамические на­ грузки и подвержены абразивному износу, поэтому их элементы изготавливаются из прочных хромоникелевых и марганцови­ стых сталей.

Во время движения вдоль забоя ковш снимает стружку ши­ риной Ьс и толщиной hQ.

У экскаваторов продольного копания ширина стружки рав­ на ширине ковша (рис. 4); у экскаваторов же поперечного копа­ ния она зависит от скорости их перемещения и всегда меньше ширины ковша. Если длина забоя будет равна L, то объем сня­ той стружки с учетом коэффициента рыхления Крсоставит

Рис. 4. Схема заполнения ковша грунтом

ч ,= ь ,К Щ -

Этот объем должен быть равен объему ковша qK, умножен­ ному на коэффициент наполнения Ки :

q*K„ =bchcLKp.

Отсюда толщина снимаемой стружки, м,

В безковшовом рабочем органе режущие элементы закреп­ лены непосредственно на цепи, и срезаемый грунт увлекается ими или специальными транспортирующими элементами вдоль забоя. В результате движения режущих элементов образуется поток грунта сечением

F =Kh0Kw,

где Иа - высота режущих (транспортирующих) лопаток; Кт = = 0,3...0,5 - коэффициент заполнения рабочего пространства.

Исходя из равенства объемов срезаемого и транспортируе­ мого грунта можно записать

Ь Л п К = Ь И К ,

с с р с о зп “

где п - число режущих элементов, находящихся одновременно в забое. Откуда находим допустимую толщину снимаемой стружки:

пК

С увеличением толщины снимаемой стружки рабочее про­ странство переполняется, грунт ссыпается обратно, и произво­ дительность машины снижается. Толщину снимаемой стружки регулируют, изменяя скорость перемещения экскаватора.

1.2. Расчет основных параметров цепных траншейных экскаваторов продольного копания

Как правило, при проектировании экскаваторов непрерыв­ ного действия исходным параметром является либо производи­ тельность, либо емкость ковша, которые можно найти из соот­ ношения

3,6о а

По = — ^ = 0.06zqK,

где П0 - теоретическая производительность экскаватора с ков­

шовым рабочим органом, м3/ч; оц - скорость движения ковшо­

вой цепи, м/с, оц = 0,4... 1,1 м/с; qK- емкость ковша, л; (к - шаг

ковшей (расстояние между ковшами), м; z - число разгрузок (ссыпок) ковшей в минуту, для продольного копания равное 50100, для поперечного копания 20-40.

Число разгрузок (ссыпок) ковшей в минуту связано со ско­ ростью ковшовой цепи и шагом ковшей следующей зависимостью:

бОи..

z —■ (1/мин).

Из данного выражения при известных значениях z и вц мож­ но определить значение /к и принимать его для дальнейших рас­ четов.

Теоретическая производительность (м3/ч) траншейных экс­ каваторов со скребковым рабочими органами

где bCK- ширина скребка, м; Аск - высота скребка, м. Техническая производительность экскаватора Пт (м3/ч) оп­

ределяется объемом плотного грунта, разрабатываемого за 1 час непрерывной работы:

где К» - коэффициент наполнения ковшей; Кр - коэффициент разрыхления грунта при его разработке.

Значения К„ зависят от категории грунта:

Эксплуатационная производительность

К -К -К

П = П - К . К = П

К.

где Кв - коэффициент использования рабочего времени; Ку - коэффициент, учитывающий систему управления и квалифика­ цию машиниста.

Технические данные о многоковшовых экскаваторах попе­ речного и продольного копания приведены в табл. 1 и 2.

При конструировании ковша очень важен выбор его длины /к, ширины Ьк, высоты Ак и формы днища. Учитывая удобство и простоту установки неподвижных очистителей, форму днища целесообразно делать по радиусу гк.

Рис. 5. Основные параметры ковша

Ширина ковша (м) для траншейных экскаваторов не должна превышать 1 м. Она определяется в зависимости от ширины траншеи Bw:

Ьк = ^ - ( 0 ,0 6 ... 0,1).

Для экскаваторов поперечного копания ЬК>(2,5...3)ЬС, где Ьс- ширина стружки, м.

Высота ковша й„ при угле наклона ковшовой рамы к горизонту а = 45... 50° определяется из условия Ak/r6 = 1,1... 1,2, где гб - ради­ ус окружности барабана, мм.

Размеры ковшей цепных экскаваторов можно определить и через шаг цепи:

для экскаваторов поперечного копания:

U —(2,61...2,81)/ц,

Ак=(2,05...2,15К

Лк= (1,4.. Л,5)

для экскаваторов продольного копания:

/к=(2,47...2,6)Гц,

Ьк= (2,05...2,15)/„,

Ак= 1,3Гц.

Между шагом цепи и шагом ковшей существует связь:

tK= mtn,

где т - число звеньев цепи между ковшами (предпочтительно четное число т = 4...8).

Ориентировочно длина цепи

Lu= (2,4.. .2,8)//;

число ковшей

Z = LJLy,.

Скорость передвижения экскаватора связана с глубиной

К Н

достигается в случае копания траншеи минимальной глубины, когда угол наклона ковшовой рамы к горизонту составляет 15...50° (рис. 6).

При этом толщина стружки для мягких грунтов не должна превышать 1/2, а для тяжелых 1/3 высоты ковша. Толщина (се­ чение) срезаемой стружки определяется по формуле

Ac =5c = c s i n p ,

где р - угол наклона траектории режущей кромки ковша; с -

горизонтальная подача на один шаг ковшей за время

Максимальная скорость транспортного хода тах (км/ч)

определяется из условия реализации мощности двигателя экска­ ватора при движении по горизонтальной грунтовой дороге:

270AU», Пм [км/час],

К

где Neю максимальная мощность двигателя, л/с; / - коэффи­ циент сопротивления движению; G3 —вес экскаватора, кг; г|м - механический КПД трансмиссии и движителя экскаватора.

Мощность Nm двигателя траншейного экскаватора расходу­ ется на приводы ковшовой цепи Л/рц, транспортеров А^,, меха­ низма передвижения N/ и вспомогательных систем (охлаждения, управления и др.) N„:

N ^ N ^ + N ^ + N s + N ,.

Мощность, необходимая для привода ковшовой цепи (рабо­ чего органа) Npa, складывается из мощности, расходуемой на

копание грунта NK, и мощности, расходуемой на подъем грунта до места разгрузки N„. При выполнении практических расчетов сила сопротивления грунта копанию

* = w . .

где А, - удельное сопротивление грунта копанию, кгс/м2; 5Стол­ щина срезаемой стружки, м; Ьс - ширина срезаемой стружки, м.

Умножая левую и правую части этого выражения на путь S. проходимый рабочим органом, и деля затем каждую из них на время т , в течение которого был пройден этот путь, получим

одну секунду грунта, т.е. производительность, измеряемую в м3/с.